JavaSE 基础 — Day04 笔记

日期：2026-07-16
项目：c260716
作者：WanJL

一、多维数组

1. 多维数组概述

Java 中的多维数组本质上是数组的数组：

维度	本质	说明
一维数组	元素是数据类型的变量或常量	`int[]` → 元素是 `int`
二维数组	元素是一维数组	`int[][]` → 元素是 `int[]`
三维数组	元素是二维数组	`int[][][]` → 元素是 `int[][]`

核心概念：二维数组的每个元素其实是一维数组的引用地址值。

二维数组的定义格式

数组类型[][] 数组名 = new 数组类型[二维数组长度][一维数组长度];
// 示例：3行2列的二维数组
int[][] arr = new int[3][2];  // [行数][列数]

2. 二维数组的遍历

二维数组需要两层循环嵌套来遍历：

// 外层循环控制行数（二维数组的长度）
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    // 内层循环控制列数（每个一维数组的长度）
    for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
        System.out.print(arr[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

arr.length — 二维数组的长度（即行数）
arr[i].length — 第 i 行一维数组的长度（即列数）

3. 二维数组的静态初始化

int[][] arr1 = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6},
    {7, 8, 9}
};

4. 不规则的二维数组（每个一维数组长度不同）

二维数组中的一维数组不必长度相同：

int[] arr01 = {1, 3};
int[] arr02 = {4, 5, 6};
int[] arr03 = {7, 8, 9, 15};
int[][] arr2 = {arr01, arr02, arr03};  // 存放的是一维数组的引用地址

遍历时同样使用两层循环，每个内层循环以对应一维数组的长度为界：

for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
    for (int j = 0; j < arr2[i].length; j++) {
        System.out.print(arr2[i][j] + " ");
    }
    System.out.println();
}

二、增强 for 循环（foreach）

1. foreach 概述

增强 for 循环（foreach） 是 Java 提供的一种简化数组遍历的语法，作用和普通 for 循环一样，主要用于遍历数组或集合中的所有元素。

语法格式

for (数据类型 变量 : 数组名) {
    代码块
}

基本示例

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8};
for (int a : arr) {
    System.out.print(a + " ");
}
// 输出：1 2 3 4 5 6 8

⚠️ 注意：foreach 遍历数组时无法获取索引值，所以只适合遍历全部元素。如果需要操作某个指定索引位置的元素，仍需使用普通 for 循环。

2. foreach 遍历二维数组

int[] arr01 = {1, 3};
int[] arr02 = {4, 5, 6};
int[] arr03 = {7, 8, 9, 15};
int[][] arr2 = {arr01, arr02, arr03};

for (int[] a : arr2) {    // 外层 foreach：遍历二维数组，得到每个一维数组
    for (int a1 : a) {    // 内层 foreach：遍历一维数组，得到每个元素
        System.out.print(a1 + " ");
    }
    System.out.println();
}

外层 int[] a 表示二维数组中的每个元素是一维数组，内层 int a1 表示一维数组中的每个元素是 int。

3. for 循环 vs foreach 对比

特性	普通 for 循环	增强 for 循环（foreach）
语法	`for(int i=0; i<len; i++)`	`for(int a : arr)`
索引访问	支持（通过 `i`）	不支持
适用场景	需要索引、修改元素、部分遍历	只需要遍历全部元素
代码简洁性	较繁琐	更简洁
可读性	一般	更好

三、数组工具类 `java.util.Arrays`

1. 概述

java.util.Arrays 是 Java 提供的数组工具类，包含大量操作数组的静态方法。

命名特点：如果一个类的类名是名词 + s，大多数情况下这个类就是工具类。

使用前提：需要导包

import java.util.Arrays;
// import 是导包的关键字，后面跟着【类全路径名】—— 包名.类名

2. 常用方法

方法	作用	示例
`Arrays.sort(arr)`	对数组进行升序排序	`Arrays.sort(arr);`
`Arrays.toString(arr)`	将数组转换为字符串输出	`System.out.println(Arrays.toString(arr));`
`Arrays.copyOf(arr, newLength)`	拷贝数组（扩展或截断，多余补默认值）	`int[] copy = Arrays.copyOf(arr, 10);`
`Arrays.copyOfRange(arr, from, to)`	拷贝数组的指定范围 `[from, to)`	`int[] range = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 4);`
`Arrays.binarySearch(arr, key)`	二分查找（数组必须先排序），返回索引值（未找到返回负数）	`int index = Arrays.binarySearch(arr, 689);`

详细示例

int[] arr = {7, 6, 78, 1, 689, 87, 165, 7, 4, 5, 8};

// 排序
Arrays.sort(arr);
System.out.println(Arrays.toString(arr));
// 输出：[1, 4, 5, 6, 7, 7, 8, 78, 87, 165, 689]

// 拷贝（扩展长度，多余补 0）
int[] copy = Arrays.copyOf(arr, 10);
System.out.println(Arrays.toString(copy));

// 拷贝指定范围 [1, 4) — 包含索引1，不包含索引4
int[] range = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 4);
System.out.println(Arrays.toString(range));  // 输出：[4, 5, 6]

// 二分查找（需先排序），返回元素在数组中的索引
int index = Arrays.binarySearch(arr, 689);
System.out.println(index);  // 输出：10（排序后 689 在索引 10）

⚠️ Arrays.binarySearch() 要求数组必须先排序，否则结果不确定。

四、冒泡排序（Bubble Sort）

1. 冒泡排序概述

冒泡排序是所有排序算法中最直观、最基础的一种。它的名字来源于排序过程就像水里的泡泡一样，大的元素会逐渐"冒"到数组的末端。

核心思想

重复遍历数组，依次比较相邻的两个元素，如果顺序错误（如从小到大排序时前一个比后一个大）就交换。每轮遍历把当前未排序部分的最大值"冒泡"到正确位置。

算法步骤图解

以数组 {5, 3, 8, 6, 4} 为例，从小到大排序：

第1轮（i=0）：将最大值 8 冒泡到最后
  [5, 3, 8, 6, 4] → 比较 5>3 → 交换 → [3, 5, 8, 6, 4]
  [3, 5, 8, 6, 4] → 比较 5<8 → 不交换
  [3, 5, 8, 6, 4] → 比较 8>6 → 交换 → [3, 5, 6, 8, 4]
  [3, 5, 6, 8, 4] → 比较 8>4 → 交换 → [3, 5, 6, 4, 8]  ← 8 到位

第2轮（i=1）：将最大值 6 冒泡到倒数第二位
  [3, 5, 6, 4, 8] → 比较 3<5 → 不交换
  [3, 5, 6, 4, 8] → 比较 5<6 → 不交换
  [3, 5, 6, 4, 8] → 比较 6>4 → 交换 → [3, 5, 4, 6, 8]  ← 6 到位

第3轮（i=2）：将最大值 5 冒泡到倒数第三位
  [3, 5, 4, 6, 8] → 比较 3<5 → 不交换
  [3, 5, 4, 6, 8] → 比较 5>4 → 交换 → [3, 4, 5, 6, 8]  ← 5 到位

第4轮（i=3）：将最大值 4 冒泡到倒数第四位
  [3, 4, 5, 6, 8] → 比较 3<4 → 不交换  ← 4 已在正确位置

排序完成 ✅

2. 基础版冒泡排序

int[] arr = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};

// 冒泡排序需要两层循环
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
    // 外层循环：控制冒泡的轮数（共 arr.length-1 轮）
    // 内层循环：在未排序区间 [0, arr.length-1-i] 中相邻比较
    // 因为 i 后面的元素已经有序，不需要再比较了
    for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
        if (arr[j] > arr[j + 1]) {
            // 交换位置（加减法交换）
            arr[j] = arr[j] + arr[j + 1];
            arr[j + 1] = arr[j] - arr[j + 1];
            arr[j] = arr[j] - arr[j + 1];
        }
    }
}
System.out.println(Arrays.toString(arr));

代码要点： | 部分 | 说明 | |------|------| | 外层循环 i | 控制冒泡的轮数，arr.length - 1 轮 | | 内层循环 j | 在未排序区间 相邻比较，范围 [0, arr.length-1-i) | | arr.length-1-i | 每轮结束后，末尾 i 个元素已有序，无需再比较 | | 相邻比较 | arr[j] > arr[j+1] 表示前大后小，需要交换 |

为什么外层循环是 arr.length-1 轮？ 因为 n 个元素的数组，最多需要 n-1 轮冒泡就可以完成排序（最后一轮只剩一个元素，无需再排）。

为什么内层循环是 arr.length-1-i？ 第 i 轮结束后，数组末尾的 i 个元素已经是有序的（每轮冒泡出一个最大值），所以内层只需要比较前 arr.length-1-i 个元素。

3. 优化版冒泡排序

如果某轮冒泡过程中没有发生任何交换，说明数组已经有序，可以提前结束排序。

int[] arr2 = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};

for (int i = 0; i < arr2.length - 1; i++) {
    boolean b = false;  // 标记本轮是否有交换
    for (int j = 0; j < arr2.length - 1 - i; j++) {
        if (arr2[j] > arr2[j + 1]) {
            // 交换位置
            arr2[j] = arr2[j] + arr2[j + 1];
            arr2[j + 1] = arr2[j] - arr2[j + 1];
            arr2[j] = arr2[j] - arr2[j + 1];
            b = true;   // 本轮有交换
        }
    }
    // 如果本轮没有发生任何交换，说明数组已经有序，提前结束
    if (b == false) {
        break;
    }
    System.out.println("第" + (i + 1) + "轮冒泡后：" + Arrays.toString(arr2));
}

优化点：引入 boolean 标记变量，如果某一轮没有发生交换，说明数组已有序，直接 break 退出循环。

4. 冒泡排序总结

特性	说明
算法类型	比较排序、交换排序
时间复杂度（平均）	O(n²)
时间复杂度（最好）	O(n) — 数组已有序（优化版）
时间复杂度（最坏）	O(n²) — 数组逆序
空间复杂度	O(1) — 原地排序，不需要额外空间
稳定性	✅ 稳定（相等元素的相对位置不变）
适用场景	小规模数据排序，教学演示

数据结构与算法初探：数组是最基础的线性结构之一，冒泡排序是最基础的排序算法之一。后续还会学习选择排序、插入排序、快速排序等更多算法。

五、选择排序（Selection Sort）

1. 选择排序概述

选择排序的思路比冒泡排序更"聪明"——冒泡排序是不断交换相邻元素，而选择排序每轮只做一次交换。

核心思想

每一轮从剩余未排序的元素中找出最小的元素，直接把它放到未排序部分的第 1 位（即已排序区间的末尾）。

算法步骤图解

以数组 {29, 10, 14, 37, 13} 为例，从小到大排序：

第1轮（i=0）：在 [0, 4] 找最小值 10，与 arr[0]=29 交换
  [29, 10, 14, 37, 13] → 找到最小值 10 (索引 1)
  → 交换 → [10, 29, 14, 37, 13]  ← 10 到位

第2轮（i=1）：在 [1, 4] 找最小值 13，与 arr[1]=29 交换
  [10, 29, 14, 37, 13] → 找到最小值 13 (索引 4)
  → 交换 → [10, 13, 14, 37, 29]  ← 13 到位

第3轮（i=2）：在 [2, 4] 找最小值 14，已在正确位置，不交换
  [10, 13, 14, 37, 29] → 找到最小值 14 (索引 2)
  → minIndex == i，不交换  ← 14 已在正确位置

第4轮（i=3）：在 [3, 4] 找最小值 29，与 arr[3]=37 交换
  [10, 13, 14, 37, 29] → 找到最小值 29 (索引 4)
  → 交换 → [10, 13, 14, 29, 37]  ← 29、37 到位

排序完成 ✅

2. 选择排序代码实现

import java.util.Arrays;

int[] arr = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};

// 外层循环：i 既是已排序区间的末尾边界，也是当前要确定的位置
for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
    // 假设当前未排序区间的第 1 个元素就是最小的
    int minIndex = i;  // 假设 i 就是最小元素的索引值
    // 内层循环：在未排序区间 [i+1, arr.length-1] 找到真正的最小值
    for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
        if (arr[j] < arr[minIndex]) {
            minIndex = j;  // 更新最小元素的索引值
        }
    }
    // 如果最小元素索引值 minIndex 和当前 i 不相等，就交换位置
    if (minIndex != i) {
        arr[minIndex] = arr[minIndex] + arr[i];
        arr[i] = arr[minIndex] - arr[i];
        arr[minIndex] = arr[minIndex] - arr[i];
    }
    System.out.println("第" + (i + 1) + "轮选择后：" + Arrays.toString(arr));
}

代码要点：

部分	说明
外层循环 `i`	控制选择的轮数，`arr.length - 1` 轮；`i` 也是当前要确定的位置
内层循环 `j`	在未排序区间 `[i+1, arr.length-1]` 中寻找最小值
`minIndex`	记录当前找到的最小元素的索引值，初始为 `i`
交换条件	当 `minIndex != i` 时，说明最小值不在当前位置，需要交换
每轮只交换一次	找到最小值后，直接与当前位置交换，比冒泡排序更高效

3. 冒泡排序 vs 选择排序对比

特性	冒泡排序	选择排序
核心思路	相邻比较，大的往后冒	每轮选最小值，放到正确位置
每轮交换次数	多次（可能每轮交换 n 次）	最多 1 次
比较次数	固定 O(n²/2)	固定 O(n²/2)
时间复杂度（平均）	O(n²)	O(n²)
时间复杂度（最好）	O(n) — 优化版	O(n²) — 仍要遍历全部
时间复杂度（最坏）	O(n²)	O(n²)
空间复杂度	O(1)	O(1)
稳定性	✅ 稳定	❌ 不稳定
适用场景	小规模数据、教学演示	小规模数据、交换成本高的场景

稳定性说明：选择排序是不稳定的，因为当最小值与前面的元素交换时，可能改变相等元素的相对顺序。例如 [5, 5, 2] → 第一轮将 2 与第一个 5 交换，两个 5 的相对顺序就变了。

4. 两种排序的过程对比

以数组 {5, 3, 8, 6, 4} 为例：

冒泡排序（每轮可能多次交换）：

第1轮：5>3→交换, 5<8不换, 8>6→交换, 8>4→交换 → [3,5,6,4,8]
第2轮：3<5不换, 5<6不换, 6>4→交换          → [3,5,4,6,8]
第3轮：3<5不换, 5>4→交换                   → [3,4,5,6,8]
第4轮：3<4不换                              → [3,4,5,6,8]

选择排序（每轮最多一次交换）：

第1轮：找最小值 3 (索引1)，与 arr[0]=5 交换  → [3,5,8,6,4]
第2轮：找最小值 4 (索引4)，与 arr[1]=5 交换  → [3,4,8,6,5]
第3轮：找最小值 5 (索引4)，与 arr[2]=8 交换  → [3,4,5,6,8]
第4轮：找最小值 6 (索引3)，已在正确位置不交换 → [3,4,5,6,8]

六、插入排序（Insertion Sort）

1. 插入排序概述

插入排序是三种基础排序（冒泡、选择、插入）中最实用、使用最广泛的一种 O(n²) 排序算法。它的思想非常符合人类整理东西的习惯——就像打扑克牌时抓牌插入到手牌的正确位置。

核心思想

把数组分为"已排序"和"未排序"两部分。每次从未排序部分取出第 1 个元素，在已排序部分从后往前找到合适的位置并插入。

算法步骤图解

以数组 {5, 3, 8, 6, 4} 为例，从小到大排序：

初始： [5 | 3, 8, 6, 4]   竖线左边为已排序，右边为未排序

第1轮（i=1）：取未排序第1个元素 current=3，与已排序部分 [5] 比较
  5 > 3 → 5 向后移 → [5, 5 | 8, 6, 4]
  找到插入位置 j+1=0，插入 current=3
  → [3, 5 | 8, 6, 4]  ← 3 和 5 有序

第2轮（i=2）：取 current=8，与已排序部分 [3, 5] 比较
  5 < 8 → 无需移动，直接插入在末尾
  → [3, 5, 8 | 6, 4]  ← 8 已在正确位置

第3轮（i=3）：取 current=6，与已排序部分 [3, 5, 8] 比较
  8 > 6 → 8 向后移 → [3, 5, 8, 8 | 4]
  5 < 6 → 停止，找到插入位置 j+1=2，插入 current=6
  → [3, 5, 6, 8 | 4]  ← 6 插入到 5 和 8 之间

第4轮（i=4）：取 current=4，与已排序部分 [3, 5, 6, 8] 比较
  8 > 4 → 8 向后移 → [3, 5, 6, 8, 8]
  6 > 4 → 6 向后移 → [3, 5, 6, 6, 8]
  5 > 4 → 5 向后移 → [3, 5, 5, 6, 8]
  3 < 4 → 停止，找到插入位置 j+1=1，插入 current=4
  → [3, 4, 5, 6, 8] ✅ 排序完成

2. 插入排序代码实现

import java.util.Arrays;

int[] arr = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};

// 从第2个元素开始，假设 arr[0] 已经是已排序部分
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
    // 获取当前要插入的元素（未排序的第1个）
    int current = arr[i];
    // 已排序部分的最后一个索引值
    int j = i - 1;
    // 从后往前扫描已排序部分，寻找插入位置
    // 如果已排序的元素大于 current，就向后移动一位
    while (j >= 0 && arr[j] > current) {
        arr[j + 1] = arr[j];
        j--;
    }
    // 此时 j+1 就是 current 应该插入的位置
    arr[j + 1] = current;
    System.out.println("第" + i + "轮插入后：" + Arrays.toString(arr));
}

代码要点：

部分	说明
外层循环 `i`	从索引 1 开始，`i` 是当前要处理的"未排序的第 1 个元素"位置
`current`	暂存当前要插入的元素值，防止被覆盖
内层 while 循环	从后往前扫描已排序部分，比 `current` 大的元素逐一后移
`arr[j+1] = current`	在找到的正确位置插入当前元素
循环条件	`j >= 0 && arr[j] > current` — 未越界且当前比较值比 `current` 大

3. 三种排序算法对比

特性	冒泡排序	选择排序	插入排序
核心思路	相邻比较，大的往后冒	每轮选最小值交换	将元素插入已排序区的正确位置
每轮交换次数	多次（可能 n 次）	最多 1 次	多次（元素后移）
平均时间复杂度	O(n²)	O(n²)	O(n²)
最好时间复杂度	O(n) — 优化版	O(n²)	O(n) — 已有序
最坏时间复杂度	O(n²)	O(n²)	O(n²)
空间复杂度	O(1)	O(1)	O(1)
稳定性	✅ 稳定	❌ 不稳定	✅ 稳定
实用性	低（教学用）	中（交换成本高时适用）	高（小规模数据首选）

三种排序的实用性排序：插入排序 > 选择排序 > 冒泡排序

为什么插入排序最实用？

当数据基本有序时，插入排序的时间复杂度可达到 O(n)

插入排序是稳定的，不会破坏相等元素的相对顺序

插入排序的代码简洁，实际运行效率在 O(n²) 级别中最高

七、Scanner 键盘输入

1. Scanner 概述

java.util.Scanner 是 Java 提供的键盘输入工具类，可以读取用户在控制台中输入的数据。

使用步骤

步骤	说明	代码
① 导包	引入 Scanner 类（IDEA 可自动导包）	`import java.util.Scanner;`
② 创建对象	创建 Scanner 对象，绑定到系统输入	`Scanner sc = new Scanner(System.in);`
③ 读取数据	调用对应的方法读取不同类型的数据	`sc.nextInt()`、`sc.next()` 等
④ 关闭资源	关闭 Scanner 释放资源	`sc.close();`

System.in 属于系统标准输入流，Scanner 通过它来读取用户在控制台的输入。

2. 常用方法

方法	读取类型	示例
`sc.nextByte()`	整数 byte	`byte b = sc.nextByte();`
`sc.nextShort()`	整数 short	`short s = sc.nextShort();`
`sc.nextInt()`	整数 int	`int i = sc.nextInt();`
`sc.nextLong()`	整数 long	`long l = sc.nextLong();`
`sc.nextFloat()`	小数 float	`float f = sc.nextFloat();`
`sc.nextDouble()`	小数 double	`double d = sc.nextDouble();`
`sc.next()`	单个字符串（以空格/换行符为结束符）	`String s = sc.next();`
`sc.nextLine()`	整行字符串（以换行符为结束符）	`String line = sc.nextLine();`
`sc.nextBoolean()`	布尔值 boolean	`boolean b = sc.nextBoolean();`
`sc.next().charAt(0)`	字符 char	`char c = sc.next().charAt(0);`

基本示例

Scanner sc = new Scanner(System.in);

// 读取整数
int a = sc.nextInt();
int b = sc.nextInt();
System.out.println("a + b = " + (a + b));

// 读取字符串
String s = sc.next();
System.out.println(s);

sc.close();

综合练习 — 用户信息采集

Scanner sc = new Scanner(System.in);

System.out.println("请输入您的姓名：");
String name = sc.next();

System.out.println("请输入您的年龄：");
int age = sc.nextInt();

System.out.println("请输入您的身高（米）：");
double height = sc.nextDouble();

System.out.println("您是否是在校学生（true/false）：");
boolean isStudent = sc.nextBoolean();

System.out.println("\n========用户信息========");
System.out.println("姓名：" + name);
System.out.println("年龄：" + age);
System.out.println("身高：" + height);
System.out.println("在校学生：" + isStudent);

sc.close();

3. Scanner 的常见陷阱

陷阱：`nextInt()` 后面使用 `nextLine()` 的问题

int a = sc.nextInt();
String s = sc.nextLine();

System.out.println(a);  // 输出数字
System.out.println(s);  // ❌ 直接输出空字符串，没有等待输入！

问题原因：

nextInt() 读取完数字后，换行符 \n 仍停留在输入缓冲区中
nextLine() 以换行符为结束符，遇到缓冲区中的换行符就直接结束了
所以 s 读取到的是一个空字符串，程序不会等待用户输入

解决方案：在 nextInt() 之后调用一次 nextLine() 吃掉多余的换行符。

int a = sc.nextInt();
sc.nextLine();    // ✅ 吃掉缓冲区中的换行符
String s = sc.nextLine();  // ✅ 正常读取整行字符串

System.out.println(a);
System.out.println(s);

⚠️ 注意事项：

在控制台中使用键盘输入的值，必须符合 Scanner 接收的类型，否则会抛出异常导致程序结束

例如用 nextInt() 读取时输入了字母，会抛出 InputMismatchException

4. `next()` vs `nextLine()` 区别

特性	`next()`	`nextLine()`
结束符	空格、Tab、换行符	仅换行符
能否读取空格	❌ 不能（遇到空格停止）	✅ 能（读取整行）
典型场景	读取单个单词	读取包含空格的句子

// 输入：Hello World
System.out.println(sc.next());      // 输出：Hello（遇到空格停止）
System.out.println(sc.nextLine());  // 输出：World（读取剩余部分）

八、课堂练习详解

练习 01：首尾对称交换数组元素

题目：定义数组 {10, 20, 30, 40, 50}，将第 1 个与第 5 个交换、第 2 个与第 4 个交换（首尾对称交换）。

核心思路：使用加减法交换（不借助第三个变量）实现两个位置的元素互换。

int[] arr = {10, 20, 30, 40, 50};

// 首尾交换：第1位和第5位
arr[0] = arr[0] + arr[4];
arr[4] = arr[0] - arr[4];
arr[0] = arr[0] - arr[4];

// 首尾交换：第2位和第4位
arr[1] = arr[1] + arr[3];
arr[3] = arr[1] - arr[3];
arr[1] = arr[1] - arr[3];

变量交换的三种方式：

方式	代码	优点	缺点
借助临时变量	`tmp = a; a = b; b = tmp;`	直观、安全	多用一个变量
加减法交换	`a = a + b; b = a - b; a = a - b;`	无需额外变量	可能溢出（大数）
异或交换	`a = a ^ b; b = a ^ b; a = a ^ b;`	无需额外变量	可读性差

练习 02：数组循环右移

题目：定义数组 {1, 2, 3, 4, 5}，将数组中的所有元素向右移动 2 个位置，超出数组范围的元素循环移到数组开头。

解题思路：

先理解全体向右移动 1 位的过程：

先把最后一个元素保存起来
倒数第 2 位 → 倒数第 1 位
倒数第 3 位 → 倒数第 2 位
...依此类推...
第 1 位（索引 0）→ 第 2 位（索引 1）
把保存起来的最后一个元素 → 第 1 位（索引 0）

执行步骤图解（右移 1 位）：

原始： [1, 2, 3, 4, 5]
第1步：保存最后一个元素 last = 5
第2步：从后往前移动 ←
       [1, 2, 3, 4, 4]   // arr[4]=arr[3]
       [1, 2, 3, 3, 4]   // arr[3]=arr[2]
       [1, 2, 2, 3, 4]   // arr[2]=arr[1]
       [1, 1, 2, 3, 4]   // arr[1]=arr[0]
第3步：arr[0] = last
结果： [5, 1, 2, 3, 4]

代码实现：

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
int k = 2;  // 右移位数

// 如果k大于数组长度，取模（移动6次 = 移动1次）
k = k % arr.length;

// 整体右移k位（循环右移）
for (int i = 0; i < k; i++) {
    // 保存最后一个元素
    int last = arr[arr.length - 1];
    // 从后往前，每个元素向后移动1位
    for (int j = arr.length - 1; j > 0; j--) {
        arr[j] = arr[j - 1];
    }
    // 把最后一个元素放到第0位
    arr[0] = last;
}

关键点：

内层循环必须从后往前遍历（j = length-1 → j > 0），否则前面的值会被覆盖

k = k % arr.length 解决 k 大于数组长度时的重复移动问题（如移动 6 次 = 移动 1 次）

练习 03：数组去重

题目：定义数组 {5, 2, 8, 2, 5, 9, 1, 8, 3}，去除重复元素，只保留第一次出现的元素，输出去重后的新数组。

核心思路：

第一步：统计不重复元素的个数
第二步：创建新数组（长度为统计结果）
第三步：将不重复元素放入新数组

判断元素是否重复的方式：检查当前元素 arr[i] 在它之前是否出现过（即 arr[0] ~ arr[i-1] 中是否有相同的值）。

int[] arr = {5, 2, 8, 2, 5, 9, 1, 8, 3};
int count = 0;  // 不重复元素的个数

// 第一步：统计不重复元素的个数
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    boolean b = false;  // 标记：先认为当前元素没有重复
    for (int j = 0; j < i; j++) {  // 检查 arr[i] 在它之前是否出现过
        if (arr[i] == arr[j]) {
            b = true;   // 找到重复，标记改为 true
            break;      // 跳出内层循环
        }
    }
    if (b == false) {   // 没有重复，计数
        count++;
    }
}

// 第二步：创建新数组
int[] newArr = new int[count];
int index = 0;  // 新数组的索引

// 第三步：将不重复元素放入新数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    boolean b = false;
    for (int j = 0; j < i; j++) {
        if (arr[i] == arr[j]) {
            b = true;
            break;
        }
    }
    if (b == false) {           // 不重复的元素
        newArr[index] = arr[i]; // 放入新数组
        index++;
    }
}

// 输出新数组
for (int i = 0; i < newArr.length; i++) {
    System.out.print(newArr[i] + " ");
}
// 输出：5 2 8 9 1 3

核心技巧：

使用布尔标记 boolean b 来判断元素是否重复

内层循环 j < i 只检查当前元素之前的元素，确保只保留第一次出现的元素

两步走：先统计个数 → 再填充数据（因为数组长度在创建后不可改变）

九、课后作业讲解（7月15日作业）

作业 07：数组元素求和

题目：定义数组 {11, 22, 33, 44, 55}，用 for 循环遍历数组，计算所有元素的总和。

知识点：数组遍历、累加求和

int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55};
int sum = 0;  // 记录累加和
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    sum += arr[i];  // 通过 arr[i] 获取每个元素，累加到 sum
}
System.out.println(sum);  // 输出：165

作业 08：找数组最大值

题目：定义数组 {3, 8, 1, 9, 4, 7, 2}，找出数组中的最大值。

知识点：数组遍历、打擂法（假设法）

int[] arr = {3, 8, 1, 9, 4, 7, 2};
int max = arr[0];  // 先假设第一个元素是最大值
for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
    if (arr[i] > max) {  // 如果有元素比当前最大值还大
        max = arr[i];    // 更新最大值
    }
}
System.out.println(max);  // 输出：9

打擂法核心思路：先假设第一个元素是最大值，然后遍历数组，遇到更大的就更新。

作业 09：数组倒序输出

题目：定义数组 {1, 2, 3, 4, 5}，从后往前遍历，将元素倒序输出。

知识点：for 循环逆序遍历

int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
// 从最大索引开始，递减到 0
for (int i = arr.length - 1; i >= 0; i--) {
    System.out.println(arr[i]);
}
// 输出：
// 5
// 4
// 3
// 2
// 1

从 arr.length - 1（最后一个元素的索引）开始，到 0（第一个元素的索引）结束，每次递减 1。

作业 10：统计奇偶数个数

题目：定义数组 {12, 7, 9, 24, 15, 8, 31, 46}，遍历数组，统计奇数和偶数的个数。

知识点：数组遍历、取模判断、统计计数

int[] arr = {12, 7, 9, 24, 15, 8, 31, 46};
int count = 0;  // 奇数个数
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    if (arr[i] % 2 != 0) {  // 余2不等于0，说明是奇数
        count++;
    }
}
System.out.println("奇数个数：" + count + "，偶数个数：" + (arr.length - count));
// 输出：奇数个数：4，偶数个数：4

偶数的判定：arr[i] % 2 == 0
奇数的判定：arr[i] % 2 != 0
偶数个数 = 数组总长度 - 奇数个数

十、随堂练习要点

多维数组本质：数组的数组，二维数组的元素是一维数组的引用地址
二维数组定义：int[][] arr = new int[3][2];（3 行 2 列）
二维数组遍历：两层循环嵌套，外层行数 arr.length，内层列数 arr[i].length
不规则二维数组：每个一维数组长度可以不同
foreach 语法：for(数据类型变量 : 数组名) { }，适合遍历全部元素
foreach 局限性：无法获取索引值，无法修改元素，只能读取
Arrays 工具类：java.util.Arrays，操作数组的静态方法集合
Arrays.sort(arr)：对数组进行升序排序
Arrays.toString(arr)：将数组转换为字符串输出
Arrays.copyOf(arr, n)：拷贝数组，指定新长度，多余补默认值
Arrays.copyOfRange(arr, from, to)：拷贝指定范围 [from, to)
Arrays.binarySearch(arr, key)：二分查找（必须先排序）
冒泡排序：重复遍历数组，相邻元素两两比较，大的往后冒
冒泡排序-外层循环：控制冒泡轮数，共 arr.length - 1 轮
冒泡排序-内层循环：在未排序区间 [0, arr.length-1-i] 相邻比较
冒泡排序-优化：引入 boolean 标记，本轮无交换则提前结束
选择排序：每轮从未排序区间选出最小值，与未排序区间的第 1 个元素交换
选择排序-外层循环：i 是当前要确定的位置，范围 [0, arr.length-2]
选择排序-内层循环：在未排序区间 [i+1, arr.length-1] 找最小值索引
选择排序-minIndex：记录最小元素的索引值，初始为 i
选择排序-交换条件：minIndex != i 时才交换，每轮最多交换 1 次
选择排序 vs 冒泡排序：选择排序每轮最多交换 1 次，冒泡排序可能交换多次
插入排序：将未排序的第 1 个元素插入到已排序部分的正确位置
插入排序-分治思想：把数组分为"已排序"和"未排序"两部分
插入排序-外层循环：i 从 1 开始，标记当前要处理的未排序元素
插入排序-current：暂存当前要插入的元素值，防止被覆盖
插入排序-内层 while：从后往前扫描已排序部分，比 current 大的元素逐一后移
插入排序-实用性：三种基础排序中最实用，数据基本有序时效率可达 O(n)
三种排序实用性排序：插入排序 > 选择排序 > 冒泡排序
Scanner 键盘输入：java.util.Scanner 类读取控制台输入
Scanner 使用步骤：导包 → 创建对象 → 调用方法读取 → 关闭资源
Scanner 常用方法：nextInt()、nextDouble()、next()、nextLine()、nextBoolean() 等
next() vs nextLine()：next() 以空格/换行结束，nextLine() 仅以换行结束
Scanner 陷阱：nextInt() 后使用 nextLine() 会读取到空字符串
Scanner 陷阱解决：在 nextInt() 后调用一次 nextLine() 吃掉换行符
Scanner 类型匹配：输入的值必须符合 Scanner 接收的类型，否则抛出 InputMismatchException
变量交换-临时变量法：tmp = a; a = b; b = tmp;
变量交换-加减法：a = a + b; b = a - b; a = a - b;
首尾交换：利用对称性，第 i 位与第 length-1-i 位交换
循环右移：从后往前逐个移动，保存最后一个元素放到开头
取模优化：k = k % arr.length 解决 k 大于数组长度的问题
数组去重思路：统计不重复个数 → 创建新数组 → 填充不重复元素
布尔标记法：使用 boolean 变量标记元素是否重复
打擂法找最大值：假设第一个是最大值，遇到更大的就更新
数组求和：遍历数组，累加每个元素
倒序输出：从 length-1 到 0 递减遍历
奇偶判断：n % 2 == 0 偶，n % 2 != 0 奇

十一、知识拓展

1. 数组的地址值

当直接打印数组变量时，输出的是数组在堆内存中的地址值：

int[] a = new int[10];
System.out.println(a);  // 输出类似：[I@b4c966a

地址值含义：

[ — 一维数组
I — 元素类型为 int
@ — 分隔符
b4c966a — 堆内存中的十六进制地址

2. 二维数组的内存结构

二维数组 arr2 = {arr01, arr02, arr03} 在内存中：
┌──────────┐
│ arr2[0]  │────→ arr01: [1, 3]
├──────────┤
│ arr2[1]  │────→ arr02: [4, 5, 6]
├──────────┤
│ arr2[2]  │────→ arr03: [7, 8, 9, 15]
└──────────┘

二维数组的每个元素存储的是一维数组的引用地址，而不是元素本身。

3. 二分查找原理

Arrays.binarySearch() 基于二分查找算法（Binary Search）：

前提：数组必须已排序
原理：每次将查找范围缩小一半，与中间元素比较

时间复杂度：O(log n) — 效率远高于线性查找 O(n)

已排序数组：[1, 4, 5, 6, 7, 7, 8, 78, 87, 165, 689]
查找目标：689

第1次：比较中间元素 7 → 689 > 7，在右半部分查找
第2次：比较中间元素 87 → 689 > 87，继续在右半部分查找
第3次：比较中间元素 165 → 689 > 165，继续在右半部分查找
第4次：找到 689，返回索引 10

4. 数组拷贝的深浅问题

Arrays.copyOf() 和 Arrays.copyOfRange() 执行的是浅拷贝：

对于基本数据类型：拷贝的是值，互不影响 ✓
对于引用数据类型：拷贝的是引用地址，新数组和原数组指向同一个对象 ⚠️

十二、完整代码汇总

Demo01.java — 多维数组

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo01
 * @description 多维数组
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            一维数组中所有的元素都是数据类型的变量或常量
            二维数组中所有的元素都是一维数组
            三维数组中所有的元素都是二维数组
            ......

            Java多维数组的本质：其实就是数组的数组，二维数组的元素其实就是一维数组的引用地址值

            二维数组的定义的格式：
            数组类型[][] 数组名=new 数组类型[二维数组长度][一维数组长度];
         */
        //数组类型[][] 数组名=new 数组类型[二维数组长度][一维数组长度];
        int[][] arr = new int[3][2];  //[行数][列数]

        //遍历二维数组需要两层循环嵌套
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr[i].length; j++) {
                System.out.print(arr[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
        // 静态初始化二维数组----三行三列
        int[][] arr1 = {
                {1, 2, 3},
                {4, 5, 6},
                {7, 8, 9}
        };
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr1[i].length; j++) {
                System.out.print(arr1[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }

        // 二维数组中的一维数组，不是必须要相同长度的，长度是不一样的。
        int[] arr01 = {1, 3};
        int[] arr02 = {4, 5, 6};
        int[] arr03 = {7, 8, 9, 15};
        int[][] arr2 = {arr01, arr02, arr03}; //二维数组存放的其实就是一维数组的引用地址
        for (int i = 0; i < arr2.length; i++) {
            for (int j = 0; j < arr2[i].length; j++) {
                System.out.print(arr2[i][j] + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Demo02.java — foreach 增强 for 循环

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo02
 * @description foreach迭代-增强for循环
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //我们之前使用的for循环，是for(int i=0;i<10;i++)
        //可以使用增强for循环--foreach，作用和for循环一样
        //主要是用来进行数组遍历
        /*
            格式：
                for(数据类型 变量 : 数组名){
                    代码块
                }
         */
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8};
        for (int a : arr) {
            System.out.print(a + " ");
        }
        System.out.println();
        /*
            foreach 遍历的数组，无法获取索引值，所以只适合遍历全部元素。想要获取某个索引位置的元素，需要for循环
         */

        int[] arr01 = {1, 3};
        int[] arr02 = {4, 5, 6};
        int[] arr03 = {7, 8, 9, 15};
        int[][] arr2 = {arr01, arr02, arr03};
        for (int[] a : arr2) { //外层foreach
            for (int a1 : a) { //内层foreach
                System.out.print(a1 + " ");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

Demo03.java — Arrays 数组工具类

import java.util.Arrays;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo03
 * @description 数组工具类 ： java.util.Arrays;
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            数组工具类 ： java.util.Arrays;
            java中的命名特点，如果一个类的类名 是名词+s，那么大多数情况下，这个类就是一个工具类
         */
        int[] arr = {7, 6, 78, 1, 689, 87, 165, 7, 4, 5, 8};
        //使用工具类对数组进行排序
        Arrays.sort(arr);

        //输出arr数组--Arrays.toString方法 是直接把arr数组转换成字符串
        System.out.println(Arrays.toString(arr));
        // 拷贝（扩展长度，多余补 0）-- 把一个数组的元素复制到一个新的数组并指定新数组的长度，多余补 0
        int[] copy = Arrays.copyOf(arr, 10);
        System.out.println(Arrays.toString(copy));
        // 拷贝指定范围 [1,4)
        int[] range = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 4);
        System.out.println(Arrays.toString(range));
        // 二分查找（需先排序），返回索引值
        int index = Arrays.binarySearch(arr, 689);
        System.out.println(index);
    }
}

Demo04.java — 冒泡排序

import java.util.Arrays;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo04
 * @description 数组排序-冒泡排序
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo04 {
    /*
        我们现在已经学了最基础的  数据结构与算法
        数据结构：数组结构--属于线性结构的一种
        算法：比如排序算法（冒泡、选择、插入...）
        冒泡排序，是所有排序【算法】最直观的，最基础的一种。
        冒泡排序就像水里的泡泡一样，大的元素会逐渐的冒到数组的末端。

        冒泡排序的核心思想：
            重复遍历数组，依次比较相邻的两个元素，如果顺序错误就交换。
            每轮遍历把当前未排序的部分的最大值"冒泡"到正确位置。
     */
    public static void main(String[] args) {
        /*
            冒泡排序的基础版
            每一轮把未排序部分的最大值"冒泡"到数组末尾
         */
        int[] arr = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};
        //冒泡排序需要两层循环
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {  //外层循环，控制的一共冒泡多少轮
            //内层循环 在未排序的区间[0,arr.length-1-i] 中相邻比较
            //因为 i 后面的元素已经有序了，不需要再比较了
            for (int j = 0; j < arr.length - 1 - i; j++) {
                if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                    //交换位置（加减法交换）
                    arr[j] = arr[j] + arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = arr[j] - arr[j + 1];
                    arr[j] = arr[j] - arr[j + 1];
                }
            }
        }
        System.out.println(Arrays.toString(arr));

        // 优化版
        int[] arr2 = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};
        for (int i = 0; i < arr2.length - 1; i++) {
            boolean b = false;    //定义boolean类型的变量，用来标记本轮是否有交换
            for (int j = 0; j < arr2.length - 1 - i; j++) {
                if (arr2[j] > arr2[j + 1]) {
                    //交换位置
                    arr2[j] = arr2[j] + arr2[j + 1];
                    arr2[j + 1] = arr2[j] - arr2[j + 1];
                    arr2[j] = arr2[j] - arr2[j + 1];
                    b = true; //本轮有交换
                }
            }
            //判断，如果本轮没有发生任何交换，说明数组已经有序，提前结束
            if (b == false) {
                break;
            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮冒泡后：" + Arrays.toString(arr2));
        }
    }
}

Demo05.java — 选择排序

import java.util.Arrays;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo05
 * @description 数组排序-选择排序
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo05 {
    /*
        选择排序：
        选择排序的思路要比冒泡排序更聪明一点，冒泡排序是不断的交换相邻的元素，
        而选择排序，是每轮只做一次交换。
        选择的思路是每一轮从剩余未排序的元素中找出最小的元素，
        直接把它放到未排序部分的第1位。
        核心思路：每一轮从未排序区间选出最小值，与未排序区间的第1个元素进行交换。
        优点：交换次数比冒泡更少
        缺点：不稳定，可能会破坏相对顺序
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};
        //外层循环：i 既是已排序区间的末尾边界，也是当前要确定的位置
        for (int i = 0; i < arr.length - 1; i++) {
            //假设当前未排序区间的第1个元素就是最小的
            int minIndex = i;
            //内层循环：在未排序区间 [i+1, arr.length-1] 找到真正的最小值
            for (int j = i + 1; j < arr.length; j++) {
                if (arr[j] < arr[minIndex]) {
                    minIndex = j;  //更新最小元素的索引值
                }
            }
            //如果最小元素索引值和当前 i 不相等，就交换位置
            if (minIndex != i) {
                arr[minIndex] = arr[minIndex] + arr[i];
                arr[i] = arr[minIndex] - arr[i];
                arr[minIndex] = arr[minIndex] - arr[i];
            }
            System.out.println("第" + (i + 1) + "轮选择后：" + Arrays.toString(arr));
        }
    }
}

Demo06.java — 插入排序

import java.util.Arrays;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo06
 * @description 数组排序-插入排序
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo06 {
    /*
        插入排序
        是三种基础排序中最实用的一种，也是使用最广泛的一种O(n²)排序算法，
        他的思想非常符合人整理东西的习惯。
        把数组分为"已排序"和"未排序"两部分，每次从未排序部分取一个元素，
        插入到已排序部分的正确位置。
        就类似于打扑克时，抓牌然后插入到手中已排序好的牌中正确的位置。
        核心思想：
            把数组视为"已排序"（前部分）和未排序（后部分）。
            每次从未排序部分中拿取第1个元素，
            从后往前在已排序部分中找到合适的位置（比较）并插入
     */
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 456, 782, 5, 8, 4, 598, 1, 46, 68, 465, 74};
        //从第2个元素开始，假设 arr[0] 已经是已排序部分
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            //获取当前要插入的元素，未排序的第1个
            int current = arr[i];
            //已排序部分的最后一个索引值
            int j = i - 1;
            //从后往前扫描已经排序部分，寻找插入位置
            //如果已排序的元素大于current，就向后移动一位
            while (j >= 0 && arr[j] > current) {
                arr[j + 1] = arr[j];
                j--;
            }
            //此时 j+1 就是current应该插入到的位置
            arr[j + 1] = current;
            System.out.println("第" + i + "轮插入后：" + Arrays.toString(arr));
        }
    }
}

Demo07.java — Scanner 键盘输入

import java.util.Scanner;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo07
 * @description Scanner键盘输入
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo07 {
    /*
        Java中实现键盘输入的标准方式就是 Scanner 类
        它是 java.util 包下的一个工具类，可以读取我们在控制台中输入的数据
        操作步骤：
            1、导包 import java.util.Scanner
            2、创建 Scanner 对象
                格式：Scanner sc = new Scanner(System.in);
            3、调用方法读取数据
                |- nextByte() / nextShort() / nextInt() / nextLong()
                |- nextFloat() / nextDouble()
                |- next()         读取单个字符串（空格/换行符结束）
                |- nextLine()     读取整行字符串（换行符结束）
                |- nextBoolean()  读取布尔值
                |- next().charAt(0)  读取字符
            4、关闭 Scanner sc.close();
     */
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        /*
            Scanner有陷阱：
            nextInt()后面使用nextLine()的问题
            原因：nextInt()读取完数字后，换行符还停留在缓冲区中，
            紧接着的nextLine()遇到了换行符就直接结束了
         */
        // 解决方案：在nextInt()之后调用一次nextLine() 吃掉换行符
        int a = sc.nextInt();
        sc.nextLine();  // 吃掉换行符
        String s = sc.nextLine();

        System.out.println(a);
        System.out.println(s);
        sc.close();
    }
}

Demo08.java — Scanner 练习

import java.util.Scanner;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo08
 * @description Scanner练习
 * @create 2026/7/16
 */
public class Demo08 {
    public static void main(String[] args) {
        // 1、创建Scanner对象
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        // 2、读取不同类型的数据
        System.out.println("请输入您的姓名：");
        String name = sc.next();

        System.out.println("请输入您的年龄：");
        int age = sc.nextInt();

        System.out.println("请输入您的身高（米）：");
        double height = sc.nextDouble();

        System.out.println("您是否是在校学生（true/false）：");
        boolean isStudent = sc.nextBoolean();

        // 3、输出用户信息
        System.out.println("\n========用户信息========");
        System.out.println("姓名：" + name);
        System.out.println("年龄：" + age);
        System.out.println("身高：" + height);
        System.out.println("在校学生：" + isStudent);

        // 4、关闭Scanner 释放资源
        sc.close();
    }
}

Exercises01.java — 首尾对称交换

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Exercises01
 * @description 课堂练习01：首尾对称交换数组元素
 * @create 2026/7/16
 */
public class Exercises01 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {10, 20, 30, 40, 50};
        System.out.print("交换前：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
        System.out.print("交换后：");
        //首尾交换 第1位和第5位，第2位和第4位
        arr[0] = arr[0] + arr[4];
        arr[4] = arr[0] - arr[4];
        arr[0] = arr[0] - arr[4];

        arr[1] = arr[1] + arr[3];
        arr[3] = arr[1] - arr[3];
        arr[1] = arr[1] - arr[3];

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

Exercises02.java — 数组循环右移

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Exercises02
 * @description 课堂练习02：数组循环右移
 * @create 2026/7/16
 */
public class Exercises02 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        int k = 2; //右移位数
        //如果k大于数组长度，要取模
        k = k % arr.length;

        System.out.print("移动前：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
        //整体右移k位（循环右移）
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            //保存最后一个元素
            int last = arr[arr.length - 1];
            //从后往前，每个元素向后移动1位
            for (int j = arr.length - 1; j > 0; j--) {
                arr[j] = arr[j - 1];
            }
            //把最后1位给第0位
            arr[0] = last;
        }
        System.out.print("移动后：");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
    }
}

Exercises03.java — 数组去重

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Exercises03
 * @description 课堂练习03：数组去重
 * @create 2026/7/16
 */
public class Exercises03 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
            先统计不重复元素的个数
         */
        int[] arr = {5, 2, 8, 2, 5, 9, 1, 8, 3};
        int count = 0;    //个数
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            boolean b = false;    //设置false，表示先认为当前的数组元素是没有重复的
            for (int j = 0; j < i; j++) {    //找 arr[i]元素，在arr数组中，有没有重复的元素。
                if (arr[i] == arr[j]) {    //只要找到一个重复的
                    b = true; //就把b设置为 true
                    break;  //跳出内层循环
                }
            }
            if (b == false) {  //那就说明这个元素是没有重复的，就计数
                count++;
            }
        }
        //创建的新的数组长度就是 count
        int[] newArr = new int[count];    //动态初始化
        int index = 0;    //作为新数组的索引值
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            boolean b = false;    //设置false，表示先认为当前的数组元素是没有重复的
            //检查arr[i]在它之前是否有出现过
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                if (arr[i] == arr[j]) {
                    b = true;
                    break;
                }
            }
            //判断如果我们设置的标记还是false，说明没有重复
            if (b == false) {
                newArr[index] = arr[i];
                index++;
            }
        }
        for (int i = 0; i < newArr.length; i++) {
            System.out.print(newArr[i] + " ");
        }
    }
}

HomeWork07.java — 数组求和

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title HomeWork07
 * @description 7月15日作业：数组元素求和
 * @create 2026/7/16
 */
public class HomeWork07 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {11, 22, 33, 44, 55};
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            sum += arr[i];
        }
        System.out.println(sum);
    }
}

HomeWork08.java — 找数组最大值

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title HomeWork08
 * @description 7月15日作业：找数组最大值
 * @create 2026/7/16
 */
public class HomeWork08 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {3, 8, 1, 9, 4, 7, 2};
        int max = arr[0];  //假设第一个元素是最大值
        for (int i = 1; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] > max) {
                max = arr[i];
            }
        }
        System.out.println(max);
    }
}

HomeWork09.java — 数组倒序输出

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title HomeWork09
 * @description 7月15日作业：数组倒序输出
 * @create 2026/7/16
 */
public class HomeWork09 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5};
        for (int i = arr.length - 1; i >= 0; i--) {
            System.out.println(arr[i]);
        }
    }
}

HomeWork10.java — 统计奇偶数个数

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title HomeWork10
 * @description 7月15日作业：统计奇偶数个数
 * @create 2026/7/16
 */
public class HomeWork10 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {12, 7, 9, 24, 15, 8, 31, 46};
        int count = 0;    //奇数个数
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (arr[i] % 2 != 0) {
                count++;
            }
        }
        System.out.println("奇数个数：" + count + "，偶数个数：" + (arr.length - count));
    }
}

十三、拓展阅读

概念	说明
多维数组	Java 中多维数组是数组的数组，二维数组的元素是一维数组的引用地址
二维数组遍历	外层循环遍历行（`arr.length`），内层循环遍历列（`arr[i].length`）
不规则数组	二维数组中的每个一维数组长度可以不同
增强 for 循环	`for(类型变量 : 数组)` 语法，简化数组/集合遍历，无法获取索引
Arrays 工具类	`java.util.Arrays` 包含 sort、toString、copyOf、binarySearch 等静态方法
Arrays.sort()	对数组进行快速排序（Dual-Pivot Quicksort）
Arrays.toString()	将数组转换为可读的字符串格式 `[elem1, elem2, ...]`
Arrays.copyOf()	数组拷贝，可指定新长度，扩展部分补默认值，截断部分丢弃
Arrays.copyOfRange()	拷贝数组指定范围 `[from, to)`，包含 from 不包含 to
Arrays.binarySearch()	二分查找，数组必须先排序，返回索引值（未找到返回负数）
冒泡排序	重复遍历数组，相邻元素两两比较，大的往后冒，每轮把最大值冒泡到末尾
冒泡排序-外层循环	控制冒泡轮数，n 个元素最多需要 n-1 轮
冒泡排序-内层循环	在未排序区间 `[0, arr.length-1-i]` 相邻比较，比较范围随轮数递减
冒泡排序-优化	引入 `boolean` 标记判断本轮是否有交换，无交换则提前结束排序
冒泡排序-时间复杂度	平均 O(n²)，最好 O(n)（优化版已有序），最坏 O(n²)
冒泡排序-空间复杂度	O(1)，原地排序，不需要额外空间
选择排序	每轮从未排序区间选出最小值，与未排序区间的第 1 个元素交换，每轮最多 1 次交换
选择排序-外层循环	`i` 是当前要确定的位置，范围 `[0, arr.length-2]`
选择排序-内层循环	在未排序区间 `[i+1, arr.length-1]` 找最小值索引
选择排序-minIndex	记录最小元素的索引值，初始为当前位置 `i`，遇更小值则更新
选择排序-交换条件	`minIndex != i` 时才执行交换，每轮最多交换 1 次
选择排序-时间复杂度	平均 O(n²)，最好 O(n²)，最坏 O(n²) — 始终要遍历全部
选择排序-空间复杂度	O(1)，原地排序
选择排序-稳定性	❌ 不稳定（交换可能改变相等元素的相对顺序）
冒泡 vs 选择	冒泡多次交换，选择最多 1 次；冒泡稳定，选择不稳定
插入排序	将未排序的第 1 个元素插入到已排序部分的正确位置，类似打扑克理牌
插入排序-分治思想	把数组分为"已排序"和"未排序"两部分
插入排序-外层循环	`i` 从 1 开始，标记当前要处理的未排序元素
插入排序-current	暂存当前要插入的元素值，防止被覆盖
插入排序-内层 while	从后往前扫描，比 current 大的元素逐一后移，找到插入位置
插入排序-时间复杂度	平均 O(n²)，最好 O(n)（数据基本有序时），最坏 O(n²）
插入排序-空间复杂度	O(1)，原地排序
插入排序-稳定性	✅ 稳定
插入排序-实用性	三种基础 O(n²) 排序中最实用，小规模数据首选
三种排序对比	实用性：插入 > 选择 > 冒泡；稳定性：冒泡 ✅、插入 ✅、选择 ❌
Scanner 键盘输入	`java.util.Scanner` 类，用于读取控制台输入
Scanner 导包	`import java.util.Scanner;`
Scanner 创建对象	`Scanner sc = new Scanner(System.in);`
Scanner 关闭	`sc.close();` 释放资源
Scanner-nextInt()	读取 int 类型整数
Scanner-nextDouble()	读取 double 类型小数
Scanner-next()	读取单个字符串，以空格/换行结束
Scanner-nextLine()	读取整行字符串，以换行结束
Scanner-nextBoolean()	读取 boolean 类型值（true/false）
Scanner 陷阱	`nextInt()` 后用 `nextLine()` 会读取到空字符串（缓冲区残留换行符）
Scanner 陷阱解决	在 `nextInt()` 后调用一次 `nextLine()` 吃掉换行符
Scanner 类型不匹配	输入类型与接收类型不符时抛出 `InputMismatchException`
变量交换-临时变量	`tmp = a; a = b; b = tmp;` 最直观的交换方式
变量交换-加减法	`a = a + b; b = a - b; a = a - b;` 不借助第三个变量
数组循环右移	从后往前逐位移动，保存最后一位到第一位，外层套循环控制移动次数
数组去重	两层循环 + 布尔标记，检查当前元素在它之前是否出现过
打擂法	先假设第一个是最大值/最小值，遍历数组遇到更值就更新
数组求和	`sum += arr[i]` 遍历累加
倒序遍历	`for (int i = length-1; i >= 0; i--)`
奇偶判断	`n % 2 == 0` 为偶数，`n % 2 != 0` 为奇数
取模优化	对循环移动的位数取模，避免无效重复移动

20260716-笔记.md 60 KB История Директен файл

JavaSE 基础 — Day04 笔记

一、多维数组

1. 多维数组概述

二维数组的定义格式

2. 二维数组的遍历

3. 二维数组的静态初始化

4. 不规则的二维数组（每个一维数组长度不同）

二、增强 for 循环（foreach）

1. foreach 概述

语法格式

基本示例

2. foreach 遍历二维数组

3. for 循环 vs foreach 对比

三、数组工具类 java.util.Arrays

1. 概述

2. 常用方法

详细示例

四、冒泡排序（Bubble Sort）

1. 冒泡排序概述

核心思想

算法步骤图解

2. 基础版冒泡排序

3. 优化版冒泡排序

4. 冒泡排序总结

五、选择排序（Selection Sort）

1. 选择排序概述

核心思想

算法步骤图解

2. 选择排序代码实现

3. 冒泡排序 vs 选择排序对比

4. 两种排序的过程对比

六、插入排序（Insertion Sort）

1. 插入排序概述

核心思想

算法步骤图解

2. 插入排序代码实现

3. 三种排序算法对比

七、Scanner 键盘输入

1. Scanner 概述

使用步骤

2. 常用方法

基本示例

综合练习 — 用户信息采集

3. Scanner 的常见陷阱

陷阱：nextInt() 后面使用 nextLine() 的问题

4. next() vs nextLine() 区别

八、课堂练习详解

练习 01：首尾对称交换数组元素

练习 02：数组循环右移

练习 03：数组去重

九、课后作业讲解（7月15日作业）

作业 07：数组元素求和

作业 08：找数组最大值

作业 09：数组倒序输出

作业 10：统计奇偶数个数

十、随堂练习要点

十一、知识拓展

1. 数组的地址值

2. 二维数组的内存结构

3. 二分查找原理

4. 数组拷贝的深浅问题

十二、完整代码汇总

Demo01.java — 多维数组

Demo02.java — foreach 增强 for 循环

Demo03.java — Arrays 数组工具类

Demo04.java — 冒泡排序

Demo05.java — 选择排序

Demo06.java — 插入排序

Demo07.java — Scanner 键盘输入

Demo08.java — Scanner 练习

Exercises01.java — 首尾对称交换

Exercises02.java — 数组循环右移

Exercises03.java — 数组去重

HomeWork07.java — 数组求和

HomeWork08.java — 找数组最大值

HomeWork09.java — 数组倒序输出

HomeWork10.java — 统计奇偶数个数

十三、拓展阅读

20260716-笔记.md 60 KB

История Директен файл

三、数组工具类 `java.util.Arrays`

陷阱：`nextInt()` 后面使用 `nextLine()` 的问题

4. `next()` vs `nextLine()` 区别